KR101185379B1

KR101185379B1 - Combined flat-tube anode support for solid oxide fuel cell and stack structure using the same

Info

Publication number: KR101185379B1
Application number: KR1020110026670A
Authority: KR
Inventors: 고은용; 구자한; 김경훈; 변준호
Original assignee: 주식회사 세원공업; 한국광유주식회사
Priority date: 2011-03-25
Filing date: 2011-03-25
Publication date: 2012-09-27

Abstract

PURPOSE: A combined flat-tube type fuel electrode supporter for a solid oxide fuel cell is provided to form two fuel cell unit cells, and to easily form an air channel path, and to economically, efficiently and safely obtain a stack of a solid oxide fuel cell stack. CONSTITUTION: A combined flat-tube type fuel electrode supporter comprises: an upper plate(110) comprising an upper surface composing a main upper plate and a lower surface composing a upper sub plate, and upper plate electrode grooves formed on the main upper plate; a lower plate(120) comprising an upper surface composing a lower sub plate, and a lower surface composing a main lower plate, and upper plate electrode grooves(123) formed on the main lower plate; a separation insulation plate(170) between the upper plate and the lower plate; a first electrode(130) formed on the upper plate grooves; a second electrode formed on the sub lower plate; and a third electrode formed on the lower plate electrode grooves; and a fourth electrode(133) formed on the upper sub plate.

Description

Combined Flat-tube Anode Support for Solid Oxide Fuel Cell and Stack Structure Using The Same}

본 발명은 고체산화물 연료전지용 병합형 평관형 연료극 지지체 및 이를 이용한 스택 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고체산화물 연료전지에 사용되는 평관형 연료극 지지체를 상부 플레이트와 하부 플레이트 두 부분으로 분리하고 각각에 연료전지 단위셀을 구성함으로써 기존의 평관형 연료극 지지체에 비하여 하나의 평관형 연료극 지지체로 두 배의 개회로 전압을 획득할 수 있도록 하며, 또한 고체산화물 연료전지의 스택을 구성함에 있어서 지지체와 지지체 사이에 공기채널 유로용 절연물질을 사용하지 않고도 상층과 하층의 병합형 평관형 연료극 지지체 사이에 공기채널 유로를 용이하게 형성할 수 있도록 하고, 상층과 하층의 병합형 평관형 연료극 지지체를 조립식으로 단단하게 결합할 수 있도록 함으로써 스택 내 셀-셀 사이의 밀봉을 원활히 수행하여 보다 경제적이며 효율적이고 안전하게 고체산화물 연료전지의 스택을 구현할 수 있게 한 고체산화물 연료전지용 병합형 평관형 연료극 지지체 및 이를 이용한 스택 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a flattened flat cathode support for a solid oxide fuel cell and a stack structure using the same. More specifically, the flat cathode support for a solid oxide fuel cell is divided into two parts, an upper plate and a lower plate. By constructing the fuel cell unit cell, it is possible to obtain twice the open circuit voltage with a single flat cathode support as compared to the conventional flat cathode support, and also in the stack of the solid oxide fuel cell, between the support and the support. It is possible to easily form the air channel flow path between the upper layer and the lower layer merged flat tube anode support without using the insulating material for the air channel flow path. Mill between cells in a stack by allowing them to join To smoothly perform a more cost effective and will safely on the solid oxide fuel cell stack used to implement a stack of flat type solid oxide fuel cell merging enables the tubular anode support and this structure.

일반적으로 연료전지는 탄화수소계열의 연료에 포함된 수소와 공기 중의 산소의 전기 화학적 반응을 통해 연료의 화학적 에너지를 전기에너지로 직접 전환하는 에너지 변환장치로서, 기존 발전장치들과 비교하여 발전효율이 매우 높으며 그 크기나 형태, 용량에 대한 자유도가 높아 전력 수요에 맞는 다양한 용량의 전력 시스템 구성이 가능하므로 휴대용 전자기기의 초소형 전원으로부터 대형 발전시스템에 이르기까지 다양한 응용범위를 가지고 있다. 또한, 연료전지는 NO_x, SO_x와 같은 오염물질의 배출량이 적고, 수소를 연료로 사용할 경우 물 이외의 오염물질을 배출하지 않는 환경 친화적인 발전 시스템으로 에너지와 환경문제를 동시에 해결해 줄 수 있는 차세대 발전방식으로 주목받고 있다.In general, a fuel cell is an energy conversion device that directly converts chemical energy of a fuel into electrical energy through an electrochemical reaction between hydrogen contained in a hydrocarbon-based fuel and oxygen in the air. It has a high degree of freedom in size, shape, and capacity, so that it is possible to construct a power system of various capacities to meet power demands, and thus has a wide range of applications from ultra-small power supplies to large power generation systems of portable electronic devices. In addition, fuel cells have low emissions of pollutants such as NO _x and SO _x, and can solve energy and environmental problems at the same time with an environmentally friendly power generation system that does not emit pollutants other than water when hydrogen is used as fuel. It is attracting attention as the next generation development method.

이러한 연료전지는 전해질의 종류에 따라 알칼리형(AFC)과 인산형(PAFC), 고분자형(PEMFC) 연료전지와 같이 비교적 저온에서 동작하는 연료전지와 650℃에서 작동되는 2세대 연료전지인 용융탄산염형 연료전지(MCFC)와 그 이상의 온도에서 사용되는 3세대 연료전지인 고체산화물 연료전지(SOFC)로 분류할 수 있다. 이중에서 3세대 연료전지인 고체산화물 연료전지는 고체상의 세라믹을 전해질로 사용하여 600~1000℃의 고온에서 운전함으로써 자체적인 발전 효율이 우수하고, 가압 조건에서도 운전이 가능하여 연료전지의 성능이 증가할 뿐만 아니라 고온, 고압의 배기가스를 이용하는 가스터빈을 연계하여 발전할 경우 전체 발전시스템의 효율을 70% 이상 증가시킬 수 있으며, 고온에서 작동하므로 다른 연료전지에서 필요한 백금 등과 같은 귀금속 전극 촉매를 사용하지 않고도 반응을 가속화시킬 수 있으며, 연료극 측에서의 내부 개질 반응이 가능하여 개질 시스템을 간략화 할 수 있으며, 액상 전해질에 의한 부식문제가 발생하지 않는 등 저온형 연료전지에서 발생되는 여러 가지 운전상의 문제점을 최소화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 수소 이외에 천연가스(LNG) 및 석탄가스(LPG) 등의 다양한 탄화수소계 연료를 사용할 수 있다는 장점이 있다.These fuel cells are molten carbonate, which is a fuel cell that operates at relatively low temperatures such as alkaline (AFC), phosphate (PAFC), and polymer (PEMFC) fuel cells, and a second generation fuel cell that operates at 650 ° C, depending on the type of electrolyte. It is classified into a type fuel cell (MCFC) and a solid oxide fuel cell (SOFC), a third generation fuel cell used at a higher temperature. Among them, the solid oxide fuel cell, the third generation fuel cell, uses solid ceramics as an electrolyte and operates at a high temperature of 600 to 1000 ° C., so its power generation efficiency is excellent, and the fuel cell performance is increased by operating under pressurized conditions. In addition, when combined with gas turbines using high-temperature and high-pressure exhaust gas, power generation can increase the efficiency of the entire power generation system by more than 70%, and because it operates at high temperatures, it uses precious metal electrode catalysts such as platinum, which are needed in other fuel cells. Reaction can be accelerated without the need for internal reforming reaction at the anode side, simplifying the reforming system, and minimizing various operational problems in low temperature fuel cells such as no corrosion problems caused by liquid electrolyte. In addition to hydrogen, natural gas (LNG) and It has the advantage of being able to use a variety of hydrocarbon-based fuel such as burnt gas (LPG).

이러한 종래의 고체산화물 연료전지는 단위전지의 기하학적인 형태에 따라 평판형과 원통형으로 구분되는데 평판형은 원통형에 비하여 스택 자체의 전력밀도가 높은 장점은 있으나, 가스 밀봉문제와 재료들 간 열팽창 계수 차이에 의한 열적 쇼크 등의 문제로 그 크기가 제한을 받기 때문에 대용량 연료전지에 필수적인 대면적 연료전지의 제조가 어렵다는 문제점이 있었다. 이에 비하여 원통형은 스택을 구성하는 단위전지들의 밀봉이 용이하고, 열응력에 대한 저항성이 강한 동시에 스택의 기계적 강도가 높아 대면적 제조가 가능한 기술이나 평판형에 비하여 단위 면적당 전력밀도가 낮고 고가의 제조 공정이 필요한 문제점이 있었다.The conventional solid oxide fuel cell is classified into a plate type and a cylinder type according to the geometrical shape of the unit cell. The plate type type has a higher power density than the cylindrical type, but there is a gas sealing problem and a difference in coefficient of thermal expansion between materials. Due to the problem of thermal shock caused by the size is limited, there is a problem that it is difficult to manufacture a large-area fuel cell that is essential for a large-capacity fuel cell. On the other hand, the cylindrical cylinder is easy to seal the unit cells constituting the stack, and has high resistance to thermal stress and high mechanical strength of the stack. There was a problem that requires a process.

이를 해결하기 위하여 평판형과 원통형의 고체산화물 연료전지가 갖고 있는 장점을 모두 갖춘 평관형 고체산화물 연료전지가 제안되었는데, 이러한 평관형 고체산화물 연료전지는 기계적 강도가 높아 대면적 연료전지의 제조가 가능하며, 전류의 흐름 경로가 짧아 전력밀도가 높으며, 또한 구조가 간단해 제조공정이 경제적이고 컴팩트한 스택제조가 용이하며, 열 사이클 저항성이 우수해 안정적인 운전이 가능하며, 더불어 가스 밀봉이 우수한 장점을 보유함에 따라 분산형 전원용이나 복합발전에 적합한 연료전지로 각광받고 있다.In order to solve this problem, a planar solid oxide fuel cell having all the advantages of flat and cylindrical solid oxide fuel cells has been proposed. The planar solid oxide fuel cell has a high mechanical strength, and therefore, a large area fuel cell can be manufactured. In addition, it has high power density due to short current flow path, simple structure, economical manufacturing process, compact stack manufacturing, easy thermal manufacturing, stable operation, and excellent gas sealing. As a result, it is attracting attention as a fuel cell suitable for distributed power generation or combined cycle power generation.

이러한 평관형 고체산화물 연료전지를 구성하는 종래의 연료전지 단위 셀은 하나의 평관형 연료극 지지체에 하나의 연료전지 단위셀을 형성하고 있는 형태를 하고 있었다. 즉, 연료극 지지체의 외형을 임의의 두께와 단면적을 가지는 평관형으로 구성하여 한쪽 단면 또는 양쪽 단면을 공기극으로 이용하고, 연료극 지지체 내부를 길이 방향으로 관통하여 하나 이상의 가스 유로를 형성시킨 형태를 하고 있었다. 이와 같이 하나의 평관형 연료극 지지체로 이루어진 연료전지 단위셀은 보통 1.00 ~ 1.10V 정도의 개회로 전압을 출력할 수 있었으므로 원하는 출력의 전압을 획득하기 위해서는 다수 개의 평관형 연료극 지지체를 사용하여야만 하였고, 이로 인하여 평관형 연료극 지지체 스택의 부피가 증가할 뿐만 아니라 비용적 측면에서도 부담이 증가하여 고체산화물 연료전지의 보급에 악영향을 끼치는 문제점이 있었다.The conventional fuel cell unit cell constituting the flat tube solid oxide fuel cell has a form in which one fuel cell unit cell is formed on one flat tube anode support. In other words, the external shape of the anode support was formed into a flat tubular shape having an arbitrary thickness and cross-sectional area, and one or both cross sections were used as the air cathode, and one or more gas flow paths were formed by penetrating the inside of the anode support in the longitudinal direction. . As such, the fuel cell unit cell composed of one flat cathode support can output an open circuit voltage of about 1.00 to 1.10 V. Therefore, in order to obtain a desired output voltage, a plurality of flat cathode support must be used. As a result, not only the volume of the flat cathode support stack is increased but also the cost is increased, thereby adversely affecting the spread of the solid oxide fuel cell.

또한, 종래의 평관형 연료극 지지체를 이용하여 스택을 구성함에 있어서 상층과 하층의 평관형 연료극 지지체 사이에 공기 채널 유로가 형성되게 하기 위하여 상층과 하층의 평관형 연료극 지지체 사이에 일정 두께의 절연체를 별도로 삽입하여 간격을 유지시켜 주어야만 했고, 이로 인하여 스택의 부피가 증가할 뿐만 아니라 스택의 구조가 안정적이지 못한 문제점이 있었다.In addition, in constructing a stack using a conventional flat tubular anode support, an insulator having a predetermined thickness is separately provided between the upper and lower flat tubular anode supports so that an air channel flow path is formed between the upper and lower flat tubular anode supports. The spacing had to be maintained by inserting, thereby increasing the volume of the stack as well as causing the stack structure to be unstable.

또한, 종래의 평관형 연료극 지지체를 적층하여 스택을 구성함에 있어서 각각의 평관형 연료극 지지체 상호 간에 고정되지 못하여 작은 충격에도 위치를 이탈하는 등 구조적인 문제점이 있었고, 이로 인하여 고체산화물 연료전지의 구동시 연료가스가 누출될 위험도 존재하였다.In addition, in the stacking of the conventional flat tubular anode support, there is a structural problem in that the respective flat tubular anode supports are not fixed to each other and are separated from the position even by a small impact, thereby driving the solid oxide fuel cell. There was also a risk of fuel gas leaks.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 고체산화물 연료전지용 평관형 연료극 지지체를 이용하여 연료전지 단위셀을 형성함에 있어서 하나의 평관형 연료극 지지체에 하나의 연료전지 단위셀만을 형성하지 아니하고, 하나의 평관형 연료극 지지체에 두 개의 연료전지 단위셀을 형성할 수 있도록 구성한 고체산화물 연료전지용 병합형 평관형 연료극 지지체를 제공함에 있다.The technical problem to be solved by the present invention is to form a fuel cell unit cell by using a flat cathode anode support for a solid oxide fuel cell, without forming only one fuel cell unit cell on one flat cathode support, An integrated flat tubular anode support for a solid oxide fuel cell configured to form two fuel cell unit cells in a tubular anode support is provided.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 평관형 연료극 지지체를 이용하여 고체산화물 연료전지의 스택을 구성함에 있어서 단순히 평관형 연료극 지지체를 상하로 적층하는 것만으로도 공기채널 유로가 용이하게 형성될 수 있도록 하는 고체산화물 연료전지용 병합형 평관형 연료극 지지체와 이를 이용한 스택 구조를 제공함에 있다.In addition, another technical problem to be solved by the present invention, in forming a stack of a solid oxide fuel cell using a flat cathode support, the air channel flow path is easily formed by simply stacking the flat anode support up and down. The present invention provides a flattened flat anode support for a solid oxide fuel cell and a stack structure using the same.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 평관형 연료극 지지체를 이용하여 고체산화물 연료전지의 스택을 구성함에 있어서 평관형 연료극 지지체 상호 간에 안정적으로 단단하게 조립되어 고정될 수 있도록 함으로써 연료가스의 누출 등을 방지할 수 있는 고체산화물 연료전지용 병합형 평관형 연료극 지지체와 이를 이용한 스택 구조를 제공함에 있다.In addition, another technical problem to be solved by the present invention, by constructing a stack of a solid oxide fuel cell using a flat cathode support, it is possible to stably and securely assembled and fixed between the flat pipe anode support. The present invention provides a merged flat tube anode support for a solid oxide fuel cell and a stack structure using the same.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 평관형 연료극 지지체를 이용하여 고체산화물 연료전지의 스택을 구성함에 있어서 상층과 하층의 평관형 연료극 지지체 양단 사이에 절연물질을 삽입함으로써 단위셀 간에 통전을 방지하고 연료가스의 누출을 방지할 수 있는 고체산화물 연료전지용 병합형 평관형 연료극 지지체와 이를 이용한 스택 구조를 제공함에 있다.In addition, another technical problem to be solved by the present invention, in forming a stack of a solid oxide fuel cell using a flat cathode support, by inserting an insulating material between the upper and lower end of the flat cathode support, between unit cells. The present invention provides a combined flat tube anode support for a solid oxide fuel cell and a stack structure using the same, which can prevent energization and prevent leakage of fuel gas.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 고체산화물 연료전지용 병합형 평관형 연료극 지지체는 길이 방향으로 적어도 하나 이상의 연료가스 유로가 형성되어 있는 고체산화물 연료전지용 평관형 연료극 지지체에 있어서, 상면이 상기 연료극 지지체 상판의 일부인 메인상판을 이루고, 하면이 상기 연료극 지지체 하판의 일부인 서브하판을 이루며, 상기 메인상판에는 상판 전극홈이 형성되어 있는 상부 플레이트와; 상면이 상기 연료극 지지체 상판의 일부인 서브상판을 이루고, 하면이 상기 연료극 지지체 하판의 일부인 메인하판을 이루며, 상기 메인하판에는 하판 전극홈이 형성되어 있는 하부 플레이트와; 상기 상부 플레이트와 하부 플레이트 사이에 위치하여 전기적 및 물리적으로 분리하는 분리절연판과; 상기 상부 플레이트 메인상판의 상판 전극홈에 형성되는 제1 전극과, 서브하판에 형성되는 제2 전극; 및 상기 하부 플레이트 메인하판의 하판 전극홈에 형성되는 제3 전극과, 서브상판에 형성되는 제4 전극을 포함하여 구성되며, 상기 상부 플레이트, 제1 전극, 및 제2 전극이 제1 연료전지 단위셀을 형성하며, 상기 하부 플레이트, 제3 전극, 및 제4 전극이 제2 연료전지 단위셀을 형성하는 것을 특징으로 한다.In order to solve the above technical problem, the flattened anode support for a solid oxide fuel cell includes a flat anode support for a solid oxide fuel cell in which at least one fuel gas flow path is formed in a longitudinal direction, wherein an upper surface is a part of the upper plate of the anode support. An upper plate having a main upper plate, a lower surface of which forms a sub lower plate which is a part of the lower plate of the anode support, and the main upper plate having an upper electrode groove formed thereon; A lower plate having an upper surface forming a sub upper plate which is a part of an upper part of the anode support, a lower plate forming a main lower plate being a part of the lower part of the anode support, and a lower plate having a lower electrode groove formed on the main lower plate; A separation insulating plate disposed between the upper plate and the lower plate to electrically and physically separate the separation plate; A first electrode formed in the upper electrode groove of the upper plate main upper plate and a second electrode formed in the sub lower plate; And a third electrode formed in the lower electrode groove of the lower plate main lower plate, and a fourth electrode formed in the sub upper plate, wherein the upper plate, the first electrode, and the second electrode comprise a first fuel cell unit. A cell is formed, and the lower plate, the third electrode, and the fourth electrode form a second fuel cell unit cell.

이때, 상기 고체산화물 연료전지용 병합형 평관형 연료극 지지체의 길이 방향 일측과 타측의 상면과 하면에는 각각 결합 돌기 또는 결합 홈이 선택적으로 각각 형성되어 있으며, 상기 고체산화물 연료전지용 병합형 평관형 연료극 지지체의 길이 방향 일측단과 타측단의 상면과 하면에 절연체 삽입홈이 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.In this case, coupling projections or coupling grooves are selectively formed on the upper and lower surfaces of one side and the other side in the longitudinal direction of the merged flat tube anode support for the solid oxide fuel cell, respectively. Insulator insertion grooves are formed on the upper and lower surfaces of one side end and the other end of the longitudinal direction, respectively.

또한, 상기 상부 플레이트는 메인상판의 하면이 서브하판에서 상측으로 일정 높이만큼 절곡되어 연료가스 유로가 하측으로 노출되어 있으며, 상기 하부 플레이트는 메인하판의 상면이 서브상판에서 하측으로 일정 깊이만큼 절곡되어 연료가스 유로가 상측으로 노출되어 있으며, 상기 분리절연판은 상기 상부 플레이트와 하부 플레이트가 접합되는 면의 형상을 이루고 있으되, 연료가스 유로가 형성되어 있는 부분에 대응되는 부분은 절개되어 제거되어 있는 것을 특징으로 한다.In addition, the upper plate has a lower surface of the main upper plate bent upward by a predetermined height from the sub lower plate to expose the fuel gas flow path downward, and the lower plate has an upper surface of the main lower plate bent downward from the sub upper plate by a predetermined depth. The fuel gas flow path is exposed upward, and the separation insulating plate has a shape in which the upper plate and the lower plate are joined to each other, and a portion corresponding to the portion where the fuel gas flow path is formed is cut and removed. It is done.

한편, 상기 제1 전극 및 제3 전극은 상기 상부 플레이트와 하부 플레이트 각각의 표면에 형성된 고체 전해질층과, 상기 고체 전해질층 상면에 형성된 공기극층으로 이루어진 양극층으로 구성되며, 상기 제2 전극 및 제4 전극은 상기 상부 플레이트와 하부 플레이트 각각에 전기적으로 연통되어 있는 음극층으로 구성되는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the first electrode and the third electrode is composed of a positive electrode layer formed of a solid electrolyte layer formed on the surface of each of the upper plate and the lower plate, and the cathode layer formed on the upper surface of the solid electrolyte layer, the second electrode and the third electrode The four electrodes are characterized by consisting of a cathode layer in electrical communication with each of the upper plate and the lower plate.

상기 분리절연판을 구성하는 물질은 상기 상부 플레이트 및 하부 플레이트를 구성하는 물질의 열팽창 계수의 80~120% 범위 내의 열팽창 계수를 가지는 전기절연성 물질을 사용하는 것이 바람직하다.As the material constituting the separation insulating plate, an electrically insulating material having a thermal expansion coefficient within a range of 80 to 120% of the thermal expansion coefficient of the material constituting the upper plate and the lower plate is preferably used.

본 발명의 다른 기술적 과제를 해결하기 위한 고체산화물 연료전지용 병합형 평관형 연료극 지지체를 이용한 스택 구조는 고체산화물 연료전지용 병합형 평관형 연료극 지지체 다수 개를 적층하되, 상층의 병합형 평관형 연료극 지지체의 메인하판의 하판 전극홈과 하층의 병합형 평관형 연료극 지지체의 메인상판의 상판 전극홈이 공기 유로 채널을 형성하는 것을 특징으로 한다.The stack structure using the merged flat tube anode support for a solid oxide fuel cell for solving the other technical problem of the present invention is to stack a plurality of flattened flat cathode support for a solid oxide fuel cell, The lower electrode groove of the main lower plate and the upper electrode groove of the main upper plate of the merged flat tubular anode support of the lower layer form an air flow channel.

본 발명의 또 다른 기술적 과제를 해결하기 위한 고체산화물 연료전지용 병합형 평관형 연료극 지지체를 이용한 스택 구조는 고체산화물 연료전지용 병합형 평관형 연료극 지지체 다수 개를 적층하되, 상층의 병합형 평관형 연료극 지지체의 하면에 형성되어 있는 결합 돌기 및/또는 결합 홈과 하층의 병합형 평관형 연료극 지지체의 상면에 형성되어 있는 결합 돌기 및/또는 결합 홈이 상호 대응하여 조립되는 것을 특징으로 한다.The stack structure using the merged flat-type anode support for a solid oxide fuel cell for solving another technical problem of the present invention is stacked a plurality of flat-type flattened anode support for a solid oxide fuel cell, The coupling protrusions and / or coupling grooves formed on the lower surface of the coupling layer and the coupling protrusions and / or coupling grooves formed on the upper surface of the flattened flat cathode electrode support of the lower layer are assembled to correspond to each other.

본 발명의 또 다른 기술적 과제를 해결하기 위한 고체산화물 연료전지용 병합형 평관형 연료극 지지체를 이용한 스택 구조는 고체산화물 연료전지용 병합형 평관형 연료극 지지체 다수 개를 적층하되, 상층의 병합형 평관형 연료극 지지체의 하면 양 측단에 형성되어 있는 절연체 삽입홈과 하층의 병합형 평관형 연료극 지지체의 상면 양 측단에 형성되어 있는 절연체 삽입홈 사이에 밀봉 절연체를 삽입하여 구성하는 것을 특징으로 한다.The stack structure using the merged flat-type anode support for a solid oxide fuel cell for solving another technical problem of the present invention is stacked a plurality of flat-type flattened anode support for a solid oxide fuel cell, Is formed by inserting a sealing insulator between the insulator insertion grooves formed at both side ends of the lower surface and the insulator insertion grooves formed at both side ends of the upper surface of the flattened flat cathode electrode support of the lower layer.

본 발명은 하나의 평관형 연료극 지지체에 두 개의 연료전지 단위셀을 형성함으로써 일정 전압을 출력하기 위해 연료전지에 사용되는 평관형 연료극 지지체의 개수를 줄일 수 있어 연료전지 자체의 부피를 감소시킬 수 있으며 경제적으로도 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, by forming two fuel cell unit cells in one flat anode support, the number of flat cathode support used in the fuel cell to output a constant voltage can be reduced, thereby reducing the volume of the fuel cell itself. Economically, there is an advantage that can reduce costs.

또한, 본 발명은 평관형 연료극 지지체의 상하 양면에 전극홈을 형성함으로써 단순히 평관형 연료극 지지체를 적층하여 고체산화물 연료전지 스택을 구성하는 것만으로도 자연스럽게 공기채널 유로가 형성될 수 있는 다른 장점이 있다.In addition, the present invention has another advantage that the air channel flow path can be naturally formed by simply stacking the flat tubular anode support to form a solid oxide fuel cell stack by forming electrode grooves on upper and lower surfaces of the flat cathode support. .

또한, 본 발명은 평관형 연료극 지지체에 결합 홈과 결합 돌기가 형성되어 있어 평관형 연료극 지지체를 적층하여 고체산화물 연료전지 스택을 구성함에 있어서 상호 간에 안정적으로 단단하게 조립되어 고정되므로 충격에 강하고 연료가스 누출 등의 위험을 감소시킬 수 있는 또 다른 장점이 있다.In addition, in the present invention, the coupling groove and the coupling protrusion are formed in the flat cathode support, so that the solid oxide fuel cell stack is formed by stacking the flat anode support so that it is stably and firmly assembled and fixed to each other. There is another advantage that can reduce the risk of leakage.

또한, 본 발명은 평관형 연료극 지지체의 양단에 밀봉 절연체를 삽입하여 고체산화물 연료전지 스택을 구성함으로써 스택 내에 단위셀 간 통전을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 연료가스가 스택 내로 유입됨에 있어서 1차적으로 연료가스의 누출을 방지하는 등 스택의 밀봉이 용이한 또 다른 장점이 있다.In addition, the present invention not only prevents electricity flow between unit cells in the stack by inserting a sealing insulator at both ends of the flat cathode support, but also prevents energization between unit cells in the stack. Another advantage is that the stack is easily sealed, such as to prevent leakage of gas.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 고체산화물 연료전지용 병합형 평관형 연료극 지지체의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 고체산화물 연료전지용 병합형 평관형 연료극 지지체의 측면도이다
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 고체산화물 연료전지용 병합형 평관형 연료극 지지체의 정면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 고체산화물 연료전지용 병합형 평관형 연료극 지지체의 배면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 고체산화물 연료전지용 병합형 평관형 연료극 지지체를 이용한 스택 구조이다.1 is an exploded perspective view of a flattened flat cathode anode support for a solid oxide fuel cell according to an embodiment of the present invention.
2 is a side view of a merged flat tubular anode support for a solid oxide fuel cell according to an embodiment of the present invention.
3 is a front view of a merged flat tubular anode support for a solid oxide fuel cell according to an embodiment of the present invention.
4 is a rear view of a flattened flat-type anode support for a solid oxide fuel cell according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a stack structure using a merged flat tubular anode support for a solid oxide fuel cell according to an exemplary embodiment of the present invention.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 고체산화물 연료전지용 병합형 평관형 연료극 지지체의 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 고체산화물 연료전지용 병합형 평관형 연료극 지지체의 측면도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 고체산화물 연료전지용 병합형 평관형 연료극 지지체의 정면도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 고체산화물 연료전지용 병합형 평관형 연료극 지지체의 배면도이다.1 is an exploded perspective view of a flattened flat cathode support for a solid oxide fuel cell according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a side view of the flattened flat cathode support for a solid oxide fuel cell according to an embodiment of the present invention. 3 is a front view of a flattened flat cathode support for a solid oxide fuel cell according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a rear view of a flattened flat cathode support for a solid oxide fuel cell according to an embodiment of the present invention. to be.

도 1, 도 2, 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 고체산화물 연료전지용 병합형 평관형 연료극 지지체는 하나의 독립된 연료전지 단위셀을 이루는 상부 플레이트, 제1 전극 및 제2 전극과, 다른 하나의 독립된 연료전지 단위셀을 이루는 하부 플레이트, 제3 전극 및 제4 전극과, 상기 상부 플레이트와 하부 플레이트를 전기적 및 물리적으로 분리하는 분리절연판을 포함하여 구성된다.1, 2, 3, and 4, the merged flat tubular anode support for a solid oxide fuel cell according to an embodiment of the present invention includes an upper plate, a first electrode, and a single fuel cell unit cell; And a second electrode, a lower plate constituting another independent fuel cell unit cell, a third electrode and a fourth electrode, and a separation insulating plate electrically and physically separating the upper plate and the lower plate.

이때, 상기 상부 플레이트(110)는 상기 병합형 평관형 연료극 지지체(100)의 상판의 일부를 형성하는 메인상판(111)과 상기 병합형 평관형 연료극 지지체(100)의 하판의 일부를 형성하는 서브하판(112)으로 구성되어 있는데, 상기 메인상판(111)은 상기 서브하판(112)에 비하여 일측에서 길이방향으로 타측으로 더 길게 형성되어 있고 상기 서브하판(112)에서 상측으로 일정 두께만큼 절곡되어 있는 형상을 이루고 있어 상기 메인상판(111)의 하면에는 일측에서부터 길이방향으로 연속적으로 형성되어 있는 연료가스 유로(160)가 상기 서브하판(112)이 형성된 부분을 제외하고는 하측으로 노출되어 있으며, 상기 메인상판(111)에는 하측으로 일정 깊이만큼 절곡되어 상판 전극홈(113)이 형성되어 있다.In this case, the upper plate 110 may serve as a main upper plate 111 forming a part of the upper plate of the flattened cathode support 100 and a lower part of the lowered plate of the flattened cathode support 100. It is composed of a lower plate 112, the main upper plate 111 is formed longer than one side in the longitudinal direction from the other side than the sub lower plate 112 and bent by a predetermined thickness from the sub lower plate 112 to the upper side. The lower surface of the main upper plate 111 is exposed to the lower side of the fuel gas flow path 160 is formed continuously from one side in the longitudinal direction except for the portion where the sub lower plate 112 is formed, The main upper plate 111 is bent downward by a predetermined depth to form an upper electrode groove 113.

또한, 상기 하부 플레이트(120)는 상기 병합형 평관형 연료극 지지체(100)의 상판의 일부를 형성하는 서브상판(121)과 상기 병합형 평관형 연료극 지지체(100)의 하판의 일부를 형성하는 메인하판(122)으로 구성되어 있는데, 상기 메인하판(122)은 상기 서브상판(121)에 비하여 타측에서 길이방향으로 일측으로 더 길게 형성되어 있고 상기 서브상판(121)에서 하측으로 일정 두께만큼 절곡되어 있는 형성을 이루고 있어 상기 메인하판(122)의 상면에는 타측에서부터 길이방향으로 연속적으로 형성되어 있는 연료가스 유로(160)가 상기 서브상판(121)이 형성된 부분을 제외하고는 상측으로 노출되어 있으며, 상기 메인하판(122)에는 상측으로 일정 높이만큼 절곡되어 하판 전극홈(123)이 형성되어 있다.In addition, the lower plate 120 may include a sub-top plate 121 that forms part of an upper plate of the merged flat tubular anode support 100 and a part of a lower plate of the merged flat tubular anode support 100. It is composed of a lower plate 122, the main lower plate 122 is formed longer in one side in the longitudinal direction from the other side than the sub upper plate 121 and bent by a predetermined thickness from the sub upper plate 121 to the lower side. The upper surface of the main lower plate 122 has a fuel gas flow path 160 continuously formed in the longitudinal direction from the other side is exposed to the upper side except for the portion where the sub upper plate 121 is formed, The main lower plate 122 is bent upward by a predetermined height to form a lower electrode groove 123.

이와 같이 상기 상판 전극홈(113)과 하판 전극홈(123)을 형성함으로 인하여 상기 병합형 평관형 연료극 지지체(100)를 적층하여 고체산화물 연료전지 스택을 형성하였을 때, 인위적으로 상층과 하층의 병합형 평관형 연료극 지지체(100) 사이에 분리절연체 등 기타 물질을 삽입하여 간극을 형성하여 주지 않아도, 단순히 상기 병합형 평관형 연료극 지지체(100)를 적층하는 것만으로도 상기 상판 전극홈(113)과 하판 전극홈(123)이 상호 대응되어 하나의 공기채널 유로(220)를 자연스럽게 형성하게 된다.When the upper electrode groove 113 and the lower electrode groove 123 are formed as described above, when the merged flat tubular anode support 100 is stacked to form a solid oxide fuel cell stack, the upper layer and the lower layer are artificially merged. Even if a gap is not formed by inserting a separate insulator or other material between the cylindrical flat anode support 100, the upper plate electrode groove 113 and the upper plate electrode groove 113 may be formed by simply stacking the flattened flat anode support 100. The lower electrode grooves 123 correspond to each other to naturally form one air channel flow path 220.

한편, 상기 상부 플레이트(110) 일측과 하부 플레이트(120)의 타측의 상면과 하면에는 결합 돌기(140)와 결합 홈(141)이 선택적으로 형성되는데, 도 2에서 볼 수 있듯이 여러 조합으로 형성할 수 있다. Meanwhile, coupling protrusions 140 and coupling grooves 141 are selectively formed on the upper and lower surfaces of one side of the upper plate 110 and the other side of the lower plate 120, as shown in FIG. 2. Can be.

즉, 도 2(a)에서와 같이 상기 상부 플레이트(110) 일측과 하부 플레이트(120) 타측의 상면에는 결합 돌기(140)를, 상기 상부 플레이트(110) 일측과 하부 플레이트(120) 타측의 하면에는 결합 홈(141)을 형성하거나, 도 2(b)에서와 같이 상기 상부 플레이트(110) 일측과 하부 플레이트(120) 타측의 상면과 하면 모두에 결합 홈(141)을 형성하거나, 도 2(c)에서와 같이 상기 상부 플레이트(110) 일측과 하부 플레이트(120) 타측의 상면과 하면 모두에 결합 돌기(140)를 형성할 수도 있으며, 도 2(d)에서와 같이 상기 상부 플레이트(110) 일측의 상면과 하부 플레이트(120) 타측의 하면에는 결합 홈(141)을, 상기 상부 플레이트(110)의 일측의 하면과 하부 플레이트(120) 타측의 상면에는 결합 돌기(140)를 형성할 수 있다.That is, as shown in FIG. 2A, the coupling protrusion 140 is formed on the upper surface of one side of the upper plate 110 and the other side of the lower plate 120, and the lower surface of the other side of the upper plate 110 and one side of the lower plate 120. The coupling groove 141 is formed therein, or the coupling groove 141 is formed on both the upper and lower surfaces of one side of the upper plate 110 and the other side of the lower plate 120 as shown in FIG. As in c), the coupling protrusion 140 may be formed on both the upper and lower surfaces of one side of the upper plate 110 and the other of the lower plate 120, and the upper plate 110 as shown in FIG. Coupling grooves 141 may be formed on one side of the upper surface and the lower surface of the other side of the lower plate 120, and coupling protrusions 140 may be formed on the lower surface of the one side of the upper plate 110 and the upper surface of the other side of the lower plate 120. .

이와 같이 도 2에 개시된 조합 이외에도 다양한 조합으로 결합 돌기(140)와 결합 홈(141)을 형성할 수 있는 것은 물론인데, 상기 결합 돌기(140)와 결합 홈(141)은 상기 병합형 평관형 연료극 지지체(100)를 적층하여 스택을 형성하는 데에 있어서 상호 단단하게 조립되어 고정하는 역할을 하게 되므로, 상층 병합형 평관형 연료극 지지체(100)의 하면에 형성되어 있는 결합 돌기(140) 및/또는 결합 홈(141)과 하층 병합형 평관형 연료극 지지체(100)의 상면에 형성되어 있는 결합 돌기(140) 및/또는 결합 홈(141)이 상호 대응되어 결합할 수 있도록 그 위치와 종류가 결정되기만 하면 된다.As described above, the coupling protrusion 140 and the coupling groove 141 may be formed in various combinations in addition to the combination disclosed in FIG. 2, and the coupling protrusion 140 and the coupling groove 141 may be formed in the flattened fuel electrode. In the stacking of the support bodies 100 to form a stack, they are firmly assembled and fixed to each other, and therefore, the coupling protrusion 140 and / or formed on the lower surface of the upper layer merge type flat tubular anode support 100. The position and type of the coupling groove 141 and the coupling protrusion 140 and / or the coupling groove 141 formed on the upper surface of the lower flattened flat cathode support 100 are corresponded to each other so as to be coupled. Just do it.

또한, 상기 상부 플레이트(110)의 일측단과 하부 플레이트(120)의 타측단의 상면과 하면에는 일정 깊이의 절연체 삽입홈(150)이 형성되어 있는데, 상기 절연체 삽입홈(150)은 상기 병합형 평관형 연료극 지지체(100)를 적층하였을 때에 상층과 하층의 병합형 평관형 연료극 지지체(100)의 절연체 삽입홈(150) 한 쌍이 하나의 삽입홈을 구성하게 된다.In addition, an upper surface and a lower surface of one side end of the upper plate 110 and the other end of the lower plate 120 is formed with an insulator insertion groove 150 of a predetermined depth, the insulator insertion groove 150 is the flattened flat When the tubular anode support 100 is stacked, a pair of insulator insertion grooves 150 of the merged flat tubular anode support 100 of the upper layer and the lower layer constitute one insertion groove.

이와 같이 한 쌍의 절연체 삽입홈(150) 사이에는 밀봉 절연체(151)가 삽입되어 위치하게 되는데, 상기 밀봉 절연체(151)는 하나의 연료전지 단위셀과 타 연료전지 단위셀 상호간에 통전을 방지하는 역할을 할 뿐만 아니라, 병합형 평관형 연료극 지지체(100)를 이용한 고체산화물 연료전지 스택에 연료가스가 유입되어 작동할 때에 1차적으로 연료가스의 누출을 방지하여 연료전지 스택의 밀봉에 중요한 역할도 하게 된다.As such, the sealing insulator 151 is inserted and positioned between the pair of insulator inserting grooves 150. The sealing insulator 151 prevents energization between one fuel cell unit cell and another fuel cell unit cell. In addition to acting as a fuel gas flow into the solid oxide fuel cell stack using the flattened cathode support 100, the primary role is to prevent the leakage of fuel gas and thus also play an important role in sealing the fuel cell stack. Done.

이와 같이 전극홈, 결합 돌기(140), 결합 홈(141), 및 절연체 삽입홈(150)이 형성되어 있는 상기 상부 플레이트(110)와 하부 플레이트(120) 사이에는 상기 분리절연판(170)이 삽입되어 접합된다.The separation insulating plate 170 is inserted between the upper plate 110 and the lower plate 120 in which the electrode groove, the coupling protrusion 140, the coupling groove 141, and the insulator insertion groove 150 are formed. And join.

상기 분리절연판(170)의 상면과 하면은 상기 상부 플레이트(110)의 하면과 상기 하부 플레이트(120)의 상면에 각각 접합되어 하나의 병합형 평관형 연료극 지지체(100)를 형성하게 되므로, 상기 분리절연판(170)의 형상은 완벽한 접합을 위하여 상기 상부 플레이트(110)의 하면 및 상기 하부 플레이트(120)의 상면의 형상과 일치하는 형상을 하고 있다.The upper and lower surfaces of the separation insulating plate 170 are bonded to the lower surface of the upper plate 110 and the upper surface of the lower plate 120, respectively, to form a flattened flat anode support 100. The shape of the insulating plate 170 has a shape that matches the shape of the lower surface of the upper plate 110 and the upper surface of the lower plate 120 for perfect bonding.

즉, 상기 상부 플레이트(110)의 메인 상판의 하면과 상기 하부 플레이트(120)의 메인하판(122)의 상면이 접합되는 부분, 상기 상부 플레이트(110)의 메인상판(111)의 측면과 상기 하부 플레이트(120)의 서브상판(121)의 측면이 접합되는 부분, 그리고 상기 상부 플레이트(110)의 서브하판(112)의 측면과 상기 하부 플레이트(120)의 메인하판(122)의 측면이 접합되는 부분에 대응되도록 평면 박판 형상에서 양 끝단이 각각 상측과 하측으로 절곡되어 있는 형태를 이루며, 상기 상부 플레이트(110)와 하부 플레이트(120) 상에 상기 연료가스 유로(160)가 형성되어 있는 부분에 대응되는 부분은 절개되어 제거되어 연료가스가 유통하는 데 지장이 없도록 한다.That is, a portion where the lower surface of the main upper plate of the upper plate 110 and the upper surface of the main lower plate 122 of the lower plate 120 are joined, the side surface of the main upper plate 111 of the upper plate 110 and the lower portion The side portion of the sub-top plate 121 of the plate 120 is bonded, and the side of the sub-lower plate 112 of the upper plate 110 and the side of the main lower plate 122 of the lower plate 120 are bonded. Both ends are bent upward and downward in a planar thin plate shape so as to correspond to the portion, and the fuel gas flow path 160 is formed on the upper plate 110 and the lower plate 120. Corresponding parts are cut out and removed so that fuel gas does not interfere with the circulation.

이와 같이 본 실시예에서 제시된 상기 상부 플레이트(110), 하부 플레이트(120), 분리절연판(170)의 형상은 구현 가능한 여러 형상 중의 하나에 불과할 뿐이며, 상기 상부 플레이트(110), 하부 플레이트(120), 분리절연판(170)을 접합하여 하나의 병합형 평관형 연료극 지지체(100)를 형성할 수 있는 형상이면 어떠한 형태로든 변형될 수 있는 것은 물론이다.As described above, the shapes of the upper plate 110, the lower plate 120, and the isolation insulating plate 170 are just one of various shapes that can be implemented, and the upper plate 110 and the lower plate 120 are provided. If the shape can be formed by joining the separation insulating plate 170 to form a single flat tubular anode support 100, it can be modified in any form.

한편, 상기 상부 플레이트(110)의 메인상판(111)의 상판 전극홈(113)에는 제1 전극(130)이, 서브하판(112)에는 제2 전극(131)이 형성되어 있으며, 상기 하부 플레이트(120)의 메인하판(122)의 하판 전극홈(123)에는 제3 전극(132)이, 서브 상판에는 제4 전극(133)이 형성되어 있는데, 이때, 상기 제1 전극(130)과 제3 전극(132)은 양극층 역할을 하게 되고 상기 제2 전극(131)과 제4 전극(133)은 음극층 역할을 하게 된다.Meanwhile, a first electrode 130 is formed in the upper electrode groove 113 of the main upper plate 111 of the upper plate 110, and a second electrode 131 is formed in the sub lower plate 112. The third electrode 132 is formed in the lower electrode groove 123 of the main lower plate 122 of the 120, and the fourth electrode 133 is formed in the sub upper plate, wherein the first electrode 130 and the first electrode 130 are formed. The third electrode 132 serves as an anode layer, and the second electrode 131 and the fourth electrode 133 serve as a cathode layer.

이때, 양극층을 이루는 제1 전극(130)과 제3 전극(132)은 상기 상부 플레이트(110) 메인상판(111)의 상판 전극홈(113)과 하부 플레이트(120) 메인하판(122)의 하판 전극홈(123)의 표면에 각각 고체 전해질층을 적층하여 형성하고, 적층된 상기 고체 전해질층 상면에 공기극층을 한층 더 적층하여 형성된다.In this case, the first electrode 130 and the third electrode 132 constituting the anode layer are formed on the upper plate electrode groove 113 and the lower plate 120 of the main plate 122 of the main plate 111 of the upper plate 110. A solid electrolyte layer is laminated on the surface of the lower electrode groove 123, and a cathode layer is further stacked on the stacked upper surface of the solid electrolyte layer.

상기 고체 전해질층은 상기 상부 플레이트(110)와 하부 플레이트(120)로 산소를 전달해 줄 수 있으면서도 전기적으로는 전기 절연성을 가지는 재질을 사용하여야 하는데, 구체적으로 이트리아 안정화 지르코니아(Yittria Stabilized Zirconia, YSZ) 또는 가돌리늄으로 도핑된 산화세슘(Gadolinium Doped Ceria, GDC) 등을 사용하는 것이 바람직하며, 상기 고체 전해질층 상에 적층된 공기극층에는 페로브스카이트 구조의 LSM((La,Sr)MnO₃), LSCF((La,Sr)(Co,Fe)O₃), LSC((La,Sr)CoO₃) 등의 물질이 사용된다.The solid electrolyte layer should be made of a material having electrical insulation while being able to transfer oxygen to the upper plate 110 and the lower plate 120, specifically Yttria Stabilized Zirconia (YSZ) Or gadolinium-doped cesium oxide (Gadolinium Doped Ceria, GDC), and the like, and the cathode layer laminated on the solid electrolyte layer includes a perovskite structure of LSM ((La, Sr) MnO ₃ ), Materials such as LSCF ((La, Sr) (Co, Fe) O ₃ ) and LSC ((La, Sr) CoO ₃ ) are used.

또한, 음극층을 이루는 제2 전극(131)과 제4 전극(133)은 상기 고체 전해질층을 통하여 전달되는 산소이온과 연료극의 기공을 통하여 전달되는 수소가 반응이 잘 일어나도록 할 수 있는 삼상계면(Three Phase Boundary)이 넓고 수소분위기, 즉 산소분압이 매우 낮은 조건에서도 전기전도도가 좋은 물질을 사용하여야 하는데, 일산화 니켈(NiO)과 이트리아 안정화 지르코니아(YSZ)의 도성합금(NiO-YSZ cermet)이 이용된다.In addition, the second electrode 131 and the fourth electrode 133 constituting the cathode layer may have a three-phase interface in which oxygen ions delivered through the solid electrolyte layer and hydrogen delivered through the pores of the fuel electrode may react well. (Three Phase Boundary) and a hydrogen atmosphere, that is, a good electrical conductivity should be used even under very low oxygen partial pressure. NiO-YSZ cermet (NiO) and yttria stabilized zirconia (YSZ) This is used.

상기 제1 전극(130)과 제3 전극(132)의 공기극층을 통하여 전달된 산소이온이 전해질층을 통하여 상기 상부 플레이트(110)와 하부 플레이트(120)로 이동하고, 전해질층에서 전달된 산소이온이 제2 전극(131)과 제4 전극(133)의 음극층에서 수소와 반응을 하여 물과 전자를 생성하면 생성된 전자는 상기 상부 플레이트(110)와 하부 플레이트(120)를 통하여 각각 이동하게 되므로, 상기 상부 플레이트(110)와 하부 플레이트(120)는 고체산화물 연료전지의 작동 온도에서 우수한 전기 전도도 및 높은 기공률과 아울러 높은 기계적 강도를 지니는 물질이 사용되어야 하는데, 일산화니켈과 이트리아 안정화 지르코니아 도성합금(NiO-YSZ cermet)을 이용하는 것이 바람직하다.Oxygen ions transferred through the cathode layer of the first electrode 130 and the third electrode 132 move to the upper plate 110 and the lower plate 120 through the electrolyte layer, and the oxygen delivered from the electrolyte layer. When ions react with hydrogen in the cathode layers of the second electrode 131 and the fourth electrode 133 to generate water and electrons, the generated electrons move through the upper plate 110 and the lower plate 120, respectively. Therefore, the upper plate 110 and the lower plate 120 should be made of a material having high mechanical strength as well as excellent electrical conductivity and high porosity at the operating temperature of the solid oxide fuel cell, nickel monoxide and yttria stabilized zirconia It is preferable to use a conductive alloy (NiO-YSZ cermet).

그리고, 상기 상부 플레이트(110)와 하부 플레이트(120) 사이에 접합되는 상기 분리절연판(170)은 상기 상부 플레이트(110)와 하부 플레이트(120) 상호간에 가스의 유통이나 전기의 유통을 완벽히 차단할 수 있도록 치밀성 및 전기 절연성을 동시에 가지는 재질을 사용하여 상기 상부 플레이트(110)와 하부 플레이트(120)를 물리적, 화학적, 전기적으로 분리 단절시키게 되는데, 더욱 중요하게는 고체산화물 연료전지의 작동 온도에서 상기 상부 플레이트(110) 및 하부 플레이트(120)를 이루는 재질의 열팽창 계수와 동일 또는 ±20% 범위 내의 유사한 열팽창 계수를 가지는 물질로 구성하여야 상기 상부 플레이트(110) 및 하부 플레이트(120)와 상기 분리절연판(170)의 열팽창 계수가 다름으로 해서 일어날 수 있는 문제를 미연에 방지할 수 있다.In addition, the separation insulating plate 170 bonded between the upper plate 110 and the lower plate 120 may completely block the flow of gas or electricity between the upper plate 110 and the lower plate 120. The upper plate 110 and the lower plate 120 are physically, chemically and electrically separated and disconnected by using a material having high density and electrical insulation at the same time, and more importantly, the upper portion at the operating temperature of the solid oxide fuel cell. The upper plate 110 and the lower plate 120 and the separation insulating plate should be made of a material having a similar coefficient of thermal expansion within the range of ± 20% or the same as the coefficient of thermal expansion of the material forming the plate 110 and the lower plate 120. The problem that can arise due to the different thermal expansion coefficient of 170) can be prevented in advance.

즉, 이와 같이 구성함으로 인하여 상기 병합형 평관형 연료극 지지체를 사용하여 650℃ 이상의 고온에서 고체산화물 연료전지를 작동하는 경우에도 고온 장기운전의 안정성을 보장할 수 있으며, 부하추종 열 싸이클에서도 상호 열팽창 계수 차이에 의한 연료전지 단위셀 및 스택 구성 요소간의 계면박리나 상기 상부 플레이트(110) 및 하부 플레이트(120)와 상기 분리절연판(170) 접합면의 분리해체를 미연에 방지할 수 있다.That is, the above configuration can ensure the stability of long-term high temperature operation even when operating the solid oxide fuel cell at a high temperature of 650 ℃ or more by using the flat-type anode support, and the mutual thermal expansion coefficient in the load tracking thermal cycle Interfacial separation between the fuel cell unit cell and the stack components due to the difference, or separation and disassembly between the upper plate 110 and the lower plate 120 and the separating insulating plate 170 may be prevented.

이를 위해서, 상기 상부 플레이트(110)와 하부 플레이트(120)의 재질로 일산화니켈-이트리아 안정화 지르코니아 도성합금(NiO-YSZ cermet)을 사용하는 경우에, 상기 일산화니켈-이트리아 안정화 지르코니아 도성합금은 10.5*10^-6 ~ 13.5*10^-6 K^-1의 열팽창 계수를 가지는 물질이므로, 상기 분리절연판(170)은 이트리아 안정화 지르코니아(YSZ) 또는 가돌리늄으로 도핑된 산화세슘(GDC)과 같이 11*10^-6 ~ 13*10^-6 K^-1의 열팽창 계수를 가지는 물질을 사용하는 것이 바람직하다.To this end, in the case of using a nickel monoxide-yttria stabilized zirconia conductive alloy (NiO-YSZ cermet) as the material of the upper plate 110 and the lower plate 120, the nickel monoxide-yttria stabilized zirconia conductive alloy is Since the material has a coefficient of thermal expansion of 10.5 * 10 ⁻⁶ to 13.5 * 10 ⁻⁶ K ⁻¹ , the separation insulating plate 170 may be 11 *, such as yttria stabilized zirconia (YSZ) or cesium oxide (GDC) doped with gadolinium. Preference is given to using materials having a coefficient of thermal expansion of 10 ⁻⁶ to 13 * 10 ⁻⁶ K ⁻¹ .

이와 같이 본 발명의 일실시예에 따라 구성된 고체산화물 연료전지용 병합형 평관형 연료극 지지체(100)의 동작을 간단히 살펴보면, 먼저 상기 연료가스 유로(160)를 통하여 수소를 함유한 연료가스를 유통시켜주고, 상기 병합형 평관형 연료극 지지체(100)의 외부에는 공기를 유통시켜 공급하여 준다.As described above, the operation of the flattened flat cathode support 100 for the solid oxide fuel cell configured according to the exemplary embodiment of the present invention will be described first. First, the fuel gas containing hydrogen is circulated through the fuel gas flow path 160. In addition, air is supplied to the outside of the merged flat tubular anode support 100.

이후에 산소 분압의 차이를 유지하여 주면 상기 제1 전극(130)과 제3 전극(132)에 형성된 고체 전해질층을 통하여 산소가 이동하려는 구동력이 형성되게 되며, 상기 고체 전해질층은 전자전도성은 매우 낮은 반면 높은 이온전도성을 가지고 있으므로 공기극층에서 전자를 받아 이온화된 산소이온이 고체 전해질층을 통과하여 상기 상부 플레이트(110)와 하부 플레이트(120) 내부로 진입할 수 있게 된다.Subsequently, if the oxygen partial pressure is maintained, a driving force for moving oxygen is formed through the solid electrolyte layers formed on the first electrode 130 and the third electrode 132, and the solid electrolyte layer has very high electron conductivity. Since it has a low ion conductivity while being low, the ionized oxygen ions received from the cathode layer can pass through the solid electrolyte layer to enter the upper plate 110 and the lower plate 120.

상기 상부 플레이트(110)와 하부 플레이트(120) 내부로 진입한 산소이온은 연료가스에서 공급되는 수소와 반응하여 수증기로 변환되며 전자를 방출하게 된다. 이러한 반응이 연속적으로 계속 일어날 수 있도록 지속적으로 산소와 수소를 공급하여 주면, 전자는 제2 전극(131)과 제4 전극(133)에 형성된 음극층을 통하여 외부의 도선으로 흐르게 되며, 이때 발생하는 전기에너지를 인출하여 이용하게 된다.Oxygen ions entering the upper plate 110 and the lower plate 120 react with the hydrogen supplied from the fuel gas and are converted into water vapor and emit electrons. If oxygen and hydrogen are continuously supplied such that the reaction can be continuously performed, electrons flow to the external conductor through the cathode layers formed on the second electrode 131 and the fourth electrode 133. The electrical energy is drawn out and used.

이상에서 간단하게 살펴 본 바와 같이 본 발명은 하나의 단위셀만이 형성된 일반적인 평관형 연료극 지지체와는 다르게 제1 전극(130) 및 제2 전극(131), 제3 전극(132)과 제4 전극(133)을 통하여 하나의 병합형 평관형 연료극 지지체(100)에서 2개의 연료전지 단위셀에서 발생하는 전기 에너지와 같은 에너지를 이용할 수 있게 되며, 따라서 하나의 병합형 평관형 연료극 지지체(100)에서 출력할 수 있게 되는 개회로 전압은 일반적인 평관형 연료극 지지체에서 출력되는 개회로 전압인 1.00 ~ 1.10V보다 2배의 값인 2.00 ~ 2.20V가 되게 된다.As briefly described above, the present invention is different from the general flat tubular anode support in which only one unit cell is formed, and thus, the first electrode 130, the second electrode 131, the third electrode 132, and the fourth electrode. Through 133, the same energy as the electrical energy generated in the two fuel cell unit cells may be used in one flattened cathode support 100, and thus, in one flattened cathode support 100. The open circuit voltage that can be outputted is 2.00 to 2.20V, which is twice the value of 1.00 to 1.10V, which is output from a general flat cathode support.

다음에는 이와 같이 구성된 상기 병합형 평관형 연료극 지지체(100)를 이용한 스택 구조를 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.Next, a stack structure using the merged flat tubular anode support 100 configured as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 고체산화물 연료전지용 병합형 평관형 연료극 지지체(100)를 이용한 스택 구조이다.FIG. 5 is a stack structure using a flattened flat cathode anode support 100 for a solid oxide fuel cell according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 5(a)를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 고체산화물 연료전지용 병합형 평관형 연료극 지지체를 이용한 스택 구조는 다수개가 적층된 병합형 평관형 연료극 지지체(100)와 상기 병합형 평관형 연료극 지지체(100)의 전극을 상호 연결하는 전기연결재(210)로 구성된다.Referring to FIG. 5 (a), a stack structure using a merged flat tube anode support for a solid oxide fuel cell according to an exemplary embodiment of the present invention includes a multi-layered stacked flat tube type anode support 100 and the merged flat plate. It consists of an electrical connection member 210 that interconnects the electrodes of the tubular anode support 100.

이때, 상기 병합형 평관형 연료극 지지체(100)는 상면에는 결합 돌기(140)가 형성되어 있으며 하면에는 결합 홈(141)이 형성되어 있어, 상층 병합형 평관형 연료극 지지체(100)의 하면의 결합 홈(141)과 하층 병합형 평관형 연료극 지지체(100)의 상면의 결합 돌기(140)가 단단히 결합하여 조립식 적층 구조를 형성하게 된다.In this case, the merged flat tubular anode support 100 has a coupling protrusion 140 formed on an upper surface thereof, and a coupling groove 141 is formed on a lower surface thereof, such that the bottom surface of the merged flat tubular anode support 100 coupled thereto The coupling protrusion 140 of the upper surface of the groove 141 and the lower flattened flat tubular anode support 100 is tightly coupled to form a prefabricated laminated structure.

다만, 적층된 연료전지 스택(200)의 최상층 병합형 평관형 연료극 지지체(100)는 상면과 하면 모두 결합 홈(141)이 형성되어 있는 것을 이용하는 것이 바람직하다. 이는 연료전지 스택(200)을 형성함에 있어서 최상층의 상면에 결합 돌기(140)가 돌출됨으로 인하여 안정적인 구조에 방해 요소로 작용할 수 있기 때문이다.However, it is preferable to use the uppermost layer and the lower surface coupling groove 141 in which the uppermost flattened flat cathode support 100 of the stacked fuel cell stack 200 is formed. This is because the coupling protrusion 140 protrudes from the top surface of the fuel cell stack 200 to act as an obstacle to the stable structure.

또한, 앞서 상술한 바와 같이 상기 병합형 평관형 연료극 지지체(100)를 적층함에 있어서 분리절연체 등을 이용하여 상층과 하층의 병합형 평관형 연료극 지지체(100) 사이의 공간을 인위적으로 확보하여 주지 아니하여도, 단순히 적층함으로써 상층 병합형 평관형 연료극 지지체(100) 하면의 하판 전극홈(123)과 하층의 병합형 평관형 연료극 지지체(100) 상면의 상판 전극홈(113)이 자연스럽게 공기채널 유로(220)를 형성하여 공기의 유통이 용이하게 된다.In addition, as described above, in the stacking of the flattened cathode support 100, the space between the upper and lower flattened cathode support 100 is not artificially secured by using a separate insulator or the like. However, by simply stacking, the lower electrode groove 123 of the lower surface of the upper flat merger type cathode electrode support 100 and the upper electrode groove 113 of the upper surface of the lower merge type flat tube type anode support 100 naturally form an air channel flow path ( 220 is formed to facilitate the distribution of air.

한편, 다수개가 적층된 상기 병합형 평관형 연료극 지지체(100) 상호간의 전기적 연결 구조를 살펴보면, 먼저 상층의 병합형 평관형 연료극 지지체(100)의 상부 플레이트(110)의 제2 전극(131)과 하층의 병합형 평관형 연료극 지지체(100)의 상부 플레이트(110)의 제1 전극(130)을 전기연결재(210)를 이용하여 연속적으로 연결하여 준다.Meanwhile, referring to the electrical connection structure between the plurality of stacked flat tubular anode supports 100, the first electrode and the second electrode 131 of the upper plate 110 of the merged flat tubular anode support 100 of the upper layer. The first electrode 130 of the upper plate 110 of the merged flat tubular anode support 100 of the lower layer is continuously connected using the electrical connection member 210.

또한, 상층의 병합형 평관형 연료극 지지체(100)의 하부 플레이트(120)의 제4 전극(133)과 하층의 병합형 연료극 지지체의 하부 플레이트(120)의 제3 전극(132)을 전기연결재(210)를 이용하여 연속적으로 연결하여 준다.In addition, the fourth electrode 133 of the lower plate 120 of the merged flat tubular anode support 100 of the upper layer and the third electrode 132 of the lower plate 120 of the merged anode support of the lower layer are electrically connected. Use 210 to connect continuously.

이와 같은 구조로 전기적으로 상층과 하층의 병합형 연료극 지지체를 연결하여 주면 적층된 병합형 평관형 연료극 지지체(100)의 상부 플레이트(110)는 상부 플레이트(110) 상호 간에, 하부 플레이트(120)는 하부 플레이트(120) 상호 간에 직렬 연결을 형성하게 되며, 이를 기본적인 스택 구조로 하여 다시 상부 플레이트(110) 세트와 하부 플레이트(120) 세트 상호 간을 직렬 구조로 연결하거나 병렬 구조로 연결하여 사용하게 된다.In this structure, the upper plate 110 of the merged flat tubular anode support 100 stacked on the upper and lower layers by electrically connecting the merged anode support of the upper layer and the lower layer is disposed between the upper plate 110 and the lower plate 120. The lower plate 120 forms a series connection between each other, and as a basic stack structure, the upper plate 110 set and the lower plate 120 set are connected to each other in series or in parallel. .

이때, 상부 플레이트(110) 세트와 하부 플레이트(120) 세트 상호 간을 직렬 구조로 연결하여 연료전지 스택(200)을 형성하는 경우에는 적층된 상기 병합형 평관형 연료극 지지체(100) 개수의 2배에 1.00 ~ 1.10V를 곱한 값의 개회로 전압을 획득할 수 있으며, 상부 플레이트(110) 세트와 하부 플레이트(120) 세트 상호 간을 병렬 구조로 연결하여 연료전지 스택(200)을 형성하는 경우에는 적층된 상기 병합형 평관형 연료극 지지체(100) 개수에 1.00 ~ 1.10V를 곱한 값의 개회로 전압을 획득할 수 있게 된다.In this case, when the fuel cell stack 200 is formed by connecting the set of the upper plate 110 and the set of the lower plate 120 in series to each other, twice the number of the stacked flat tubular anode supports 100 stacked thereon. When the open circuit voltage multiplied by 1.00 to 1.10V can be obtained, and the fuel cell stack 200 is formed by connecting the upper plate 110 set and the lower plate 120 set in parallel to each other. The open circuit voltage obtained by multiplying the number of stacked flat tubular anode supports 100 by 1.00 to 1.10V can be obtained.

도 5(a)는 상부 플레이트(110) 세트와 하부 플레이트(120) 세트를 직렬 구조로 연결하여 연료전지 스택(200)을 형성한 경우를 개시하고 있으며, 상부 플레이트(110) 세트와 하부 플레이트(120) 세트를 병렬 구조로 연결한 경우는 이를 응용하여 용이하게 형성할 수 있으므로 생략한다.FIG. 5A illustrates a case in which the fuel cell stack 200 is formed by connecting the set of the upper plate 110 and the set of the lower plate 120 in series to each other, and the set of the upper plate 110 and the lower plate ( 120) When the sets are connected in a parallel structure, they can be easily formed by applying them and thus will be omitted.

한편, 도 5(b)와 도 5(c)를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 고체산화물 연료전지용 병합형 평관형 연료극 지지체를 이용한 스택 구조는 도 5(a)와 마찬가지로 다수개가 적층된 병합형 평관형 연료극 지지체(100)와 상기 병합형 평관형 연료극 지지체(100)의 전극을 상호 연결하는 전기연결재(210)로 구성된다.Meanwhile, referring to FIGS. 5 (b) and 5 (c), a stack structure using a merged flat tubular anode support for a solid oxide fuel cell according to an exemplary embodiment of the present invention is stacked as in FIG. 5 (a). The merged flat tubular anode support 100 and the electrical connection member 210 for interconnecting the electrodes of the flattened cathode support 100.

다만, 도 5(b)에는 상기 병합형 평관형 연료극 지지체(100)의 상면과 하면이 모두 결합 돌기(140)가 형성된 것과 상면과 하면이 모두 결합 홈(141)이 형성되어 있는 것을 이용하여 결합 돌기(140)와 결합 홈(141)이 단단하게 조립되어 적층 구조를 이루고 있는데, 최상층의 상면과 최하층의 하면은 역시 결합 홈(141)이 형성되어 있는 것을 이용하는 것이 바람직하다.However, in FIG. 5B, the upper and lower surfaces of the merged flat tubular anode support 100 are coupled to each other by using the coupling protrusion 140 and the upper and lower surfaces of the merged groove 141 are formed. The protrusion 140 and the coupling groove 141 are firmly assembled to form a laminated structure. The upper surface of the uppermost layer and the lower surface of the lower layer are preferably used in which the coupling groove 141 is formed.

도 5(c)에는 상면에는 결합 홈(141)이 하면에는 결합 돌기(140)가 형성되어 있는 병합형 평관형 연료극 지지체(100)를 이용하여 상층 하면의 결합 돌기(140)와 하층 상면의 결합 홈(141)이 단단하게 조립되어 적층 구조를 형성하고 있는데, 최하층의 하면은 결합 돌기(140) 대신에 결합 홈(141)이 형성되어 있는 것을 이용하는 것이 바람직하다.In FIG. 5C, the coupling protrusion 140 of the upper layer and the upper surface of the lower layer are coupled using the merged flat tubular anode support 100 having the coupling groove 141 formed on the upper surface thereof and the coupling protrusion 140 formed on the lower surface thereof. The groove 141 is firmly assembled to form a laminated structure, but it is preferable to use the lower surface of the lowermost layer in which the coupling groove 141 is formed instead of the coupling protrusion 140.

도 5(b)와 도 5(c)에서 개시된 연료전지 스택(200) 구조는 결합 돌기(140)와 결합 홈(141)의 조합 이외에 기본적으로 도 5(a)와 동일하므로 상세한 설명은 생략하며, 도 5에 개시된 결합 돌기(140)와 결합 홈(141)의 구성 조합 이외에도 여러 가지 조합으로 형성할 수 있음은 물론이다.The structure of the fuel cell stack 200 disclosed in FIGS. 5 (b) and 5 (c) is basically the same as that of FIG. 5 (a) in addition to the combination of the coupling protrusion 140 and the coupling groove 141. 5 may be formed in various combinations in addition to the combination of the coupling protrusion 140 and the coupling groove 141 disclosed in FIG. 5.

한편, 도 5에서 개시된 연료전지 스택(200) 구조에서 생략되어 있지만 상층 병합형 평관형 연료극 지지체(100) 하면의 절연체 삽입홈(150)과 하층 병합형 평관형 연료극 지지체(100) 상면의 절연체 삽입홈(150)에 밀봉 절연체(151)를 삽입하여 단위셀 상호 간에 통전을 방지하며 연료가스의 누출을 1차적으로 방지하여 연료전지 스택(200)을 밀봉하는 데 용이하도록 하는 역할을 하게 된다.Meanwhile, although omitted from the structure of the fuel cell stack 200 illustrated in FIG. 5, an insulator insertion groove 150 formed on the lower surface of the upper flat merger type flat cathode support 100 and an insulator insert on the upper surface of the flat merger type flat cathode support 100 in the lower layer are inserted. The sealing insulator 151 is inserted into the groove 150 to prevent energization between the unit cells and to prevent the leakage of fuel gas primarily to facilitate sealing of the fuel cell stack 200.

이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 이라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the scope of the present invention.

100 - 병합형 평관형 연료극 지지체
110 - 상부 플레이트 111 - 메인상판
112 - 서브하판 113 - 상판 전극홈
120 - 하부 플레이트 121 - 서브상판
122 - 메인하판 123 - 하판 전극홈
130 - 제1 전극 131 - 제2 전극
132 - 제3 전극 133 - 제4 전극
140 - 결합 돌기 141 - 결합 홈
150 - 절연체 삽입홈 151 - 밀봉 절연체
160 - 연료가스 유로 170 - 분리절연판
200 - 연료전지 스택 210 - 전기연결재
220 - 공기채널 유로100-flattened flat anode support
110-Top Plate 111-Main Top
112-Sub Bottom 113-Top Electrode Groove
120-Bottom plate 121-Sub top plate
122-Main lower plate 123-Lower electrode groove
130-first electrode 131-second electrode
132-third electrode 133-fourth electrode
140-Coupling Protrusion 141-Coupling Groove
150-insulator insert 151-sealed insulator
160-fuel gas flow path 170-separation plate
200-fuel cell stack 210-electrical connectors
220-air channel

Claims

A flat tubular anode support for a solid oxide fuel cell in which at least one fuel gas flow path is formed in a longitudinal direction,
An upper plate having an upper surface forming a main upper plate which is a part of the upper plate of the anode support, a lower plate forming a sub lower plate which is a part of the lower plate of the anode support, and an upper plate having an upper electrode groove formed on the main upper plate;
A lower plate having an upper surface forming a sub upper plate which is a part of the upper plate of the anode support, a lower plate forming a main lower plate which is a part of the lower plate of the anode support, and a lower plate having a lower electrode groove formed on the main lower plate;
A separation insulating plate disposed between the upper plate and the lower plate to electrically and physically separate it;
A first electrode formed in the upper electrode groove of the upper plate main upper plate and a second electrode formed in the sub lower plate; And
And a third electrode formed in the lower electrode groove of the lower plate main lower plate, and a fourth electrode formed in the sub upper plate.
And the upper plate, the first electrode, and the second electrode form a first fuel cell unit cell, and the lower plate, the third electrode, and the fourth electrode form a second fuel cell unit cell. Combined flat tube anode support for oxide fuel cell.

The method of claim 1,
And a coupling protrusion or a coupling groove is formed on the upper and lower surfaces of one side and the other side in the longitudinal direction of the merged flat tube anode support for the solid oxide fuel cell, respectively.

The method of claim 1,
An insulator insertion groove is formed in an upper surface and a lower surface of one longitudinal end and the other end of a flattened flat cathode support for a solid oxide fuel cell, respectively.

The method of claim 1,
The upper plate has a lower surface of the main upper plate bent upward by a predetermined height from the sub lower plate to expose the fuel gas flow path downward.
The lower plate has an upper surface of the main lower plate bent downward from the sub upper plate by a predetermined depth to expose the fuel gas flow path upward.
The separating insulating plate has a shape in which the upper plate and the lower plate are joined to each other, but the portion corresponding to the portion where the fuel gas flow path is formed is cut and removed. Anode support.

The method of claim 1,
The first electrode and the third electrode are composed of a solid electrolyte layer formed on the surface of each of the upper plate and the lower plate, and an anode layer made of a cathode layer formed on the upper surface of the solid electrolyte layer,
And the second electrode and the fourth electrode comprise a cathode layer in electrical communication with each of the upper plate and the lower plate.

The method of claim 1,
The material constituting the separation insulating plate is an electrically insulating material having a thermal expansion coefficient within a range of 80 to 120% of the thermal expansion coefficients of the materials constituting the upper plate and the lower plate. .

A stack of a plurality of flattened flat cathode support for a solid oxide fuel cell having the structure of claim 1, wherein the bottom electrode groove of the main lower plate of the flattened flattened anode support of the upper layer and the main top plate of the flattened fuel cell support of the lower layer A stack structure using an integrated flat tubular anode support for a solid oxide fuel cell, wherein the upper electrode groove forms an air flow channel.

A multi-layer flattened anode support for a solid oxide fuel cell having the structure of claim 2 is stacked, and a combined flattened form of a coupling protrusion and / or a coupling groove formed on a lower surface of the upper layered flattened anode support is formed. A stack structure using a combined flat tubular anode support for a solid oxide fuel cell, wherein the coupling protrusions and / or coupling grooves formed on the upper surface of the anode support are assembled to correspond to each other.

A multi-layer flat-type cathode support for the solid oxide fuel cell having the structure of claim 3 is stacked, and the insulator insertion grooves formed at both ends of the lower surface of the upper-type flat-type flat cathode support and the flat-type flat cathode support of the lower layer are formed. A stack structure using a flat plate-type anode support for solid oxide fuel cells, characterized in that the sealing insulator is inserted between the insulator insertion grooves formed at both side ends of the upper surface of the solid oxide fuel cell.